单个金属打开虚拟和增强现实的新可能性

时间：2021-07-18 16:52:04 来源：

这种扁平金属是第一款，可以将整个可见光谱聚焦的光 - 包括白色光 - 在同一点和高分辨率。它使用二氧化钛纳米氧化钛阵列同等聚焦光的光和消除色差。

金属纤维 - 使用纳米结构以聚焦光的平面 - 已经承诺通过更换目前使用简单，平坦的表面的笨重的弯曲镜头彻底改变光学器件，但先前的金属均衡在它们可以聚焦的光谱中受到限制。现在，哈佛约翰A.保尔森工程学院和应用科学学院的一支研究人员开发了第一款，可以将整个可见光谱聚焦 - 包括白光 - 在同一点和高分辨率，壮举以前仅通过堆叠多个传统镜头来实现。该研究发表于自然纳米技术。

聚焦整个可见光谱和白光 - 频谱的所有颜色 - 是如此挑战，因为每个波长以不同的速度通过材料。例如，红色波长，通过玻璃更快地移动玻璃，因此两种颜色将在不同时间达到相同的位置，从而产生不同的焦点。这会产生称为色差的图像扭曲。

摄像机和光学仪器使用不同厚度和材料的多个弯曲镜头来校正这些像差，当然，这增加了一个设备的散装。

“金属纤维具有传统镜片的优势，”Federco Capasso，Covert L. Wallace of Applicated物理学和Vinton Hayes教授电气工程中的电气工程高级研究员高级研究员。“金属纤维薄，易于制造，成本效益。这种突破在整个可见光范围内延伸了这些优点。这是下一个大步。“

哈佛大学技术发展办公室（OTD）保护了与该项目有关的知识产权，正在探索商业化机会。

Metalenses Capasso及其团队开发了二氧化钛纳米丝阵列，以同样聚焦光的光和消除色差。以前的研究表明，通过优化纳米烃的形状，宽度，距离和高度，可以聚焦不同波长的光，但在不同的距离处。在这种最新设计中，研究人员创造了配对纳米烃的单位，可同时控制不同波长光的速度。配对纳米丝还控制了元表面上的折射率，并被调谐，以导致通过不同翅片的光的不同的时间延迟，确保所有波长同时到达焦点。

“设计消色差宽带镜头的最大挑战之一是确保所有不同点的传出波长同时到达焦点，”海洋博士后的陈·陈说：本文的第一作者。“通过将两个纳米素组合成一个元件，我们可以调节纳米结构材料中的光速，以确保可见的所有波长聚焦在同一点，使用单个金属。与复合标准的消色差镜头相比，这显着降低了厚度和设计复杂性。“

“使用我们的消色差镜头，我们能够执行高质量的白光成像。这将使我们一步更接近将它们纳入诸如相机的共同光学器件的目标，“该研究共同作者亚历山大朱说。

接下来，研究人员的目标是将镜头扩展到直径约1厘米。这将开辟一系列新的可能性，例如虚拟和增强现实中的应用程序。

出版物：魏婷陈，等，“宽带消色素金属，用于在可见的可见，”自然纳米技术（2018）DOI：10.1038 / S41565-017-0034-6

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